军队文职(数学2+物理)——高等数学 6、求极限(二)

一、洛必达法则:

若满足\frac{0}{0},\frac{\infty }{\infty }型,则\lim_{}\frac{f(x)}{g(x)}=\lim_{}\frac{​{f}'(x)}{​{g}'(x)}

1)\frac{0}{0},\frac{\infty }{\infty }型可以直接使用洛必达法则,\infty -\infty ,0\cdot \infty ,1^\infty ,\infty ^0,0^0需要转换成\frac{0}{0},\frac{\infty }{\infty }的形式才可以使用。 

2)公式延伸:若满足\frac{0}{0},\frac{\infty }{\infty }型,则\lim_{}\frac{​{f}'(x)}{​{g}'(x)}=\lim_{}\frac{f(x)}{g(x)}\lim_{}\frac{​{f}'(x)}{​{g}'(x)}=\lim_{}\frac{​{f}''(x)}{​{g}''(x)}

3)求极限时首选无穷小替换,再用洛必达法则,无穷小替换可以用洛必达发展推导,便于记忆。

 1、用洛必达法则推导两个重要极限公式

1)\lim_{x \to \0}\frac{sinx}{x}=\lim_{x \to \0}\frac{​{sin}'x}{​{x}'}=\lim_{x \to \0}cosx=1       \frac{0}{0}

2)\lim_{x \to \infty }\(1+\frac{1}{x})^{x}=\lim_{x \to \0 }\(1+x)^{\frac{1}{x}}=1                  1^\infty

\lim_{x \to \0 }\(1+x)^{\frac{1}{x}}=\lim_{x \to \0 }e^{ln\(1+x)^{\frac{1}{x}}}=\lim_{x \to \0 }e^{\frac{ln\(1+x)}{x}}  ,转化成  \frac{0}{0}型,用洛必达法则

\Rightarrow \lim_{x \to \0 }e^{\frac{1}{1+x}}=e

2、用洛必达法则推导等价无穷小公式

 1)x ~ sinx ~ tanx ~ arcsinx ~ arctanx ~ ln(1+x) ~ e^{x}-1

\lim_{x\rightarrow 0}\frac{ln(1+x)}{x}=\lim_{x\rightarrow 0}\frac{1}{1+x}=1          \frac{0}{0}

 \lim_{x\rightarrow 0}\frac{e^x-1}{x}=\lim_{x\rightarrow 0}\frac{e^x}{1}=1                     \frac{0}{0}型            

2)1-cos^{a}x \sim \frac{a}{2}x^2

\lim_{x\rightarrow 0}\frac{1-cos^ax}{\frac{1}{2}ax^2}=\frac{acos^{a-1}xsinx}{x}=acos^{a-1}x\cdot \frac{sinx}{x}=acos^{a-1}x=1

3)(1+x)^a-1 \sim ax

 \lim_{x\rightarrow 0}\frac{(1+x)^a}{ax}=\frac{a(1+x)^{a-1}}{a}=(1+x)^{a-1}=1

二、泰勒公式

定理1:(佩诺亚余项的n阶泰勒公式)

设f(x)在x_0处有n阶导数,则存在x_0的一个邻域,对该邻域内的任一x都有:

f(x)=f(x_0)+\frac{​{f}'(x_0)}{1!}(x-x_0)+\frac{​{f}''(x_0)}{2!}(x-x_0)^2

             +...+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n+R_n(x)

其中R_n(x)=o[(x-x_0)^n]称为佩诺亚余项。

定理2:(拉格朗日余项的n阶泰勒公式)

设f(x)在x_0的某个邻域内有n+1阶导数,对该邻域内的任一x都有:

f(x)=f(x_0)+\frac{​{f}'(x_0)}{1!}(x-x_0)+\frac{​{f}''(x_0)}{2!}(x-x_0)^2

             +...+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n+R_n(x)

其中R_n(x)=\frac{f^{(n+1)}(\xi )}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1}(\xix_0与x之间)称为佩诺亚余项。

麦克劳林公式:当x_0=0时,n阶泰勒公式也称为n阶麦克劳林公式。

1)e^x=1+x+\frac{1}{2!}x^2+...\frac{x^n}{n!}+o(x^n)

2)sinx=x-\frac{x^3}{3!}+...+\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{(2n+1)}+o(x^{2n+1})

3)cosx=x-\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}+...+\frac{(-1)^n}{(2n)!}x^{2n}+o(x^{2n})

4)ln(x+1)=x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}+...+\frac{(-1)^n}{n}x^{n}+o(x^{n})

5)(1+x)^a=1+ax+\frac{a(a-1)}{2!}x^2+...+\frac{a(a-1)...(a-n+1)}{n!}x^n+o(x^n)

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